活性炭的常识及应用_商机218

    活性炭的主要成分是碳,含碳量约90%,通常是用各种植物碎料或适当的煤或木炭为原料,经过特殊的加工处理制成。活性炭的内部有很多极微细的孔隙。孔隙的直径很小,故总表面积很大,有很强的吸附能力。因原料和制造方法的不同,活性炭的品种相当多,分别适用于不同的用途。

    活性炭粉粒中孔隙的参数对它的性能有很大影响。通常将这些孔隙分为微孔、中孔和大孔三类。微孔的尺寸<1.0nm,孔隙容积约为0.25~0.9mL/g,孔隙数量约1020个/g,全部微孔表面积约500~1500m2/g。中孔的尺寸为1~25nm,孔隙容积约为0.02~1.0 mL/g,表面积一般只占总表面积的约5%,但高者亦可达到数百m2/g。大孔的尺寸>25nm,孔隙容积约为0.2~0.5mL/g,表面积只约0.5~2m2/g。活性炭的微孔可以吸附低分子量的气体和溶液中的小分子,但分子量较高的分子不能进入微孔内;中孔提供进入微孔的通道,本身又能吸附分子量较高的物质;大孔则兼有提供通道和吸附的作用。如果用活性炭吸附小分子物质,例如某些气体和低分子量的有机物,可以使用微孔较多的产品;但如果要吸附较大的分子,则要选用有较多中孔的产品。活性炭的孔隙的状况,决定于所用的生产原料及其成分、制造方法和条件等。

   活性炭产品的外形主要有粉状和粒状两大类。粉状活性炭是非常微细的粉末,绝大部分可通过200目筛网,大部分可通过325目筛网,粉的尺寸在1~150μm之间,炭粉越幼细,它对杂质的吸附速度越大。故常将活性炭产品进行高度的破碎和筛选,得到微细的粉末。粉状炭的缺点是再生比较困难,通常不再生使用,故消耗量较大近年也有研究将它再生。粒状活性炭通常都再生使用,消耗量较少。它有不定型颗粒状和柱状颗粒两种,粒度在0.5~4mm之间。前者是通过适当的破碎和筛选得到的,后者则是将原料通过造粒机压制成型的。活性炭的质量有多项物理与化学的指标,主要的如:水分、灰分、酸溶物、各种金属和酸根的含量,以及它的吸附性能等。对于不同用途的活性炭,时常用不同的物质和方法来检验它的吸附性能,如亚甲基蓝吸附值、碘吸附值、焦糖吸附值、硫酸奎宁吸附值等。其中亚甲基蓝吸附值是常用的。亚甲基蓝是一种深蓝色染料,对它的吸附量反映了活性炭吸附小分子物质的能力;具有大量微孔的活性炭,此值较高。焦糖吸附值是反映活性炭对具有较高分子量的有色物质的吸附性能,性能良好的活性炭,此值达到100~110。活性炭具有芳香环式的结构,善于吸附芳香族有机物,并善于吸附含有三个碳原子以上的其他有机物。它对不带电物质的吸附力较强,而对带电物质的吸附较弱。对后者的吸附与溶液pH值有关:在酸性溶液中吸附较强,碱性溶液中较弱。因为弱酸性物质在低pH下带电较少以至不带电,较易被吸附;高pH下电荷较强,不利于吸附。活性炭对无机离子的吸附作用很弱,但用磷酸作活化剂的活性炭,及经过适当羧基化处理的活性炭,也能吸附少量的金属离子。

   活性炭的吸附作用和温度有关。对于多数的物理吸附作用,在低温下能够达到较大的吸附量,但吸附的速度较慢。在多数情况下,要求吸附进行得较快,就常用较高的温度,例如70~85℃。在这个温度下,一般经过15~30分钟,活性炭的吸附作用就能更大程度的发挥作用。活性炭的脱色效果与它的品种和处理的具体条件有极大的关系。在生产应用前要先通过实验室试验,选择适宜的活性炭品种和适当的使用方法与技术条件。 粉状活性炭的粒子大小是不均匀的,有些很微细的粒子可能穿过滤布。因此要选用适当的过滤方法,必要时可以并用助滤剂如硅藻土,将它们和活性炭加入液中搅拌适当时间后过滤。过滤机中形成的活性炭滤饼,可以调制成粉浆后加入深色的液中再用一次。
 

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